四行代码完成单细胞转录组的降维聚类分群

2021-11-04 14:35:42 浏览数 (1)

昨天在《生信技能树》公众号的一个教程:这也能画?,我提到了一个很无聊的R包,名字是:scRNAstat ,它可以4行代码进行单细胞转录组的降维聚类分群,其实完全没有技术含量, 就是把 Seurat 流程的一些步骤包装成为了4个函数:

  • basic_qc (查看数据质量)
  • basic_filter (进行一定程度的过滤)
  • basic_workflow (降维聚类分群)
  • basic_markers(检查各个亚群的标记基因)

我们这里以大名鼎鼎的pbmc3k数据集为例。如果你还没有下面的seurat-data包和pbmc3k对象 ,就自己去下载:

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install.packages('devtools')
devtools::install_github('satijalab/seurat-data')
library(SeuratData) #加载seurat数据集  
getOption('timeout')
options(timeout=10000)
InstallData("pbmc3k")  
data("pbmc3k")  
sce <- pbmc3k.final  

这个时候,我们使用 pbmc3k数据集的这个sce变量,它是一个 Seurat 包需要的格式。然后我们创造一个文件夹来存放降维聚类分群结果,并且加载其它相关r包,主要是我的 scRNAstat :

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library(scRNAstat) 
library(Seurat)
library(ggplot2)
library(clustree)
library(cowplot)
library(dplyr)
x='check_pbmc3k_by_scRNAstat'
dir.create( x )

接下来 就是正餐啦, 四行代码完成单细胞转录组的降维聚类分群

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sce = basic_qc(sce=sce,org='human',
               dir = x)  
sce = basic_filter(sce)  
sce = basic_workflow(sce,dir = x)   
markers_figures <- basic_markers(sce,
                                 org='human',
                                 group='seurat_clusters',
                                 dir = x)

有了这些, 就可以很容易去判断不同单细胞亚群的生物学名字啦!

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p_umap = DimPlot(sce,reduction = 'umap',  
                 group.by = 'seurat_clusters',
                 label.box = T,  label = T,repel = T)
p_umap markers_figures[[1]]

ggsave(paste0('umap_markers_for_',x,'.pdf'),width = 12)

如下所示:

可以看到1群的B细胞,而4是CD8的T细胞,第8群是NK细胞,第10群的DC细胞,而0,2,3,9都是CD4的T细胞,其中5,6,7都是髓系而且主要是单核细胞。

给出这样的生物学名字,需要对上面的基因有一些背景知识哦!需要背诵如下所示各个细胞亚群高表达量基因的列表:

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# T Cells (CD3D, CD3E, CD8A), 
# B cells (CD19, CD79A, MS4A1 [CD20]), 
# Plasma cells (IGHG1, MZB1, SDC1, CD79A), 
# Monocytes and macrophages (CD68, CD163, CD14),
# NK Cells (FGFBP2, FCG3RA, CX3CR1),  
# Photoreceptor cells (RCVRN), 
# Fibroblasts (FGF7, MME), 
# Endothelial cells (PECAM1, VWF). 
# epi or tumor (EPCAM, KRT19, PROM1, ALDH1A1, CD24).
#   immune (CD45 ,PTPRC), epithelial/cancer (EpCAM ,EPCAM), 
# stromal (CD10 ,MME,fibo or CD31 ,PECAM1,endo) 

其实这样的基础认知,也可以看基础10讲:

  • 01. 上游分析流程
  • 02.课题多少个样品,测序数据量如何
  • 03. 过滤不合格细胞和基因(数据质控很重要)
  • 04. 过滤线粒体核糖体基因
  • 05. 去除细胞效应和基因效应
  • 06.单细胞转录组数据的降维聚类分群
  • 07.单细胞转录组数据处理之细胞亚群注释
  • 08.把拿到的亚群进行更细致的分群
  • 09.单细胞转录组数据处理之细胞亚群比例比较

最基础的往往是降维聚类分群,参考前面的例子:人人都能学会的单细胞聚类分群注释

总结一下

对任意的 Seurat 包需要的变量格式,sce,都是可以走下面的 四行代码完成单细胞转录组的降维聚类分群:

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sce = basic_qc(sce=sce,org='human',
               dir = x)  
sce = basic_filter(sce)  
sce = basic_workflow(sce,dir = x)   
markers_figures <- basic_markers(sce,
                                 org='human',
                                 group='seurat_clusters',
                                 dir = x)

其实完全没有技术含量, 就是把 Seurat 流程的一些步骤包装成为了4个函数:

  • basic_qc (查看数据质量)
  • basic_filter (进行一定程度的过滤)
  • basic_workflow (降维聚类分群)
  • basic_markers(检查各个亚群的标记基因)

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